Design of a programmable biosensor-CRISPRi genetic circuits for dynamic and autonomous dual-control of metabolic flux in Bacillus subtills

枯草芽孢杆菌代谢通量动态和自主双重控制的可编程生物传感器-CRISPRi遗传电路的设计

来源：Nucleic Acids Research 

IF：11.501

摘要：

动态调节是微调代谢途径以最大化目标产物合成的有效策略。然而，同时实现感兴趣的代谢模块的动态和自主上调和下调仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，我们通过将基于 CRISPRi 的非门与感兴趣途径中关键代谢物的新型生物传感器相结合，创建了一个自主双控制 (ADC) 系统。通过检测中间体 6-磷酸氨基葡萄糖 (GlcN6P) 的水平，并使用 GlcN6P 生物传感器和 ADC 系统相应地自我调整目标基因的表达水平，启用反馈电路，代谢通量朝向生产高价值营养品 N -乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）可以在枯草芽孢杆菌中平衡和优化. 结果，15-l 分批补料生物反应器中的 GlcNAc 滴度从 59.9 g/l 增加到 97.1 g/l，同时产生了乙偶姻，从 81.7 g/l 增加到 131.6 g/l，没有产生乙偶姻，表明其稳健性和稳定性大型生物反应器系统中的合成回路。值得注意的是，这种自我调节方法不需要任何外部控制水平，例如使用诱导分子或转换发酵/环境条件。此外，提议的可编程遗传电路可以扩展到设计其他微生物细胞和代谢途径。